Transcript Přednáška 6
Fotovoltaické systémy připojené k elektrické síti A5M13FVS-6 Autonomní systémy Sledování bodu maximálního výkonu (MPPT) dP/dV = 0 P dP/dV > 0 MPP dP/dV < 0 V Bod maximálního výkonu (MPP) závisí na intenzitě záření a na teplotě Problémy při hledání bodu max. výkonu V případě nevhodných provozních podmínek (např. stínech) může existovat více lokálních bodů max. výkonu. Řešení: občasná kontrola celé VA charakteristiky střídačem MPP1 MPP2 Napětí (V) Hustota energie (Wh/litr) Hustota energie (Wh/kg) Životnost (cykly) Pb 2,1 70 30 300 NiMH 1,4 240 75 800 LiCoO2 3,7 400 150 1000 LiMn2O4 4,0 265 120 1000 LiFePO4 3,3 220 100 3000 Typ Relativně vysoká cena činí autonomní systémy aplikovatelné především v odlehlých oblastech, malá sériovost výroby Systémy připojené k elektrické síti Elektrická siť nahrazuje akumulaci energie STŘÍDAČ Konfigurace FV pole a typy měničů u systému připojených k síti (on-grid) Centrální měnič Řetězcový měnič Modulový měnič • 50 – 1000 kW (elektrárna) • 1 – 5 kW • 50 - 180 W •vysoká účinnost, nízká cena • každý řetězec má MPPT (vysoká účinnost) • každý modul má MPPT • nižší spolehlivost, ne zcela optimální MPPT • vyšší cena • vysoká cena, nižší účinnost 5 – 20 kW, vysoce účinné Střídače pro PV systémy připojené k rozvodné síti Střídač s transformátorem na NF části Střídač s transformátorem na VF části Beztransformátorový střídač U měničů bez transformátoru se projevuje vliv kapacity PV pole Mezi PV články v PV modulu a uzeměným rámem modulu vzniká parazitní kapacita Velikost parazitní kapacity závisí na: • Ploše PV pole a uzeměného rámu • Tloušťce krycích vrstev (sklo, tedlar) • Rozložení PV článků v modulu • Atmosférických podmínkách • Prach a vlhkost mohou zvýšit elektrickou vodivost povrchu modulu • Nabíjením a vybíjením parazitní kapacity vzniká svodový proud (může přispívat k degradaci modulů a může být nebezpečný při dotyku) • Velikost svodového proudu závisí na - velikosti parazitní kapacity - velikosti napětí - frekvenci suchý modul cca 100 pF vlhký modul cca 1 nF Cp I Cp 2fU Cp • Velikost svodového proudu je třeba monitorovat RCM (Residual Current Monitoring) unit Porovnání střídačů Beztransformátorové střídače mají vyšší účinnost, menší hmotnost a menší objem Na druhé straně vlivem parazitních kapacit může dojít ke snížení účinnosti PV modulů, v některých případech ke snížení životnosti Více než 20 konfigurací měničů S5 a S4 (S3) spínají s vysokou frekvencí (PWM) S1 (S2) jsou spínány s frekvencí sítě Nepříznivý vliv beztransformátorových měničů na některé typy modulů Tenkovrstvé moduly • Elektrochemická koroze TCO na rozhraní TCO – sklo (difúze Na sklem při přítomnosti molekul vody) Moduly z krystalického křemíku s vysokou účinností • dochází k polarizačním efektům na rozhraní EVA – ARC, zvyšuje se povrchová rekombinace Pro tyto případy je doporučováno použití měničů s transformátorem Účinnost střídačů PAC PDC euro 0,03*5% PN 0,06*10% PN 0,13*20% PN 0,1*30% PN 0,48*50% PN 0,2 *100% PN Správný návrh z hlediska vstupních parametrů A - správný návrh B – PV pole mimo proudový rozsah střídače Pracovní oblast střídače C – PV pole mimo napěťový rozsah střídače VA charakteristika PV modulů (pole) Poruchy na střídačích - přehřátí - poškození přepětím - při detekování sítě (U,f) -špatný kontaktneschopnost detekce sítě - dlouhé skladování - výrobní vada - servis a kontrola stavu nutná po cca 10-ti až 15-ti letech Komponenty pro elektroinstalaci FVE Specifika FVE: - Sběr výkonu z velké plochy (FV generátor) - Stejnosměrný proud až na vstup střídačů (až 1000V) - Proměnlivé provozní podmínky (napětí a proud závisí na teplotě a intenzitě záření) - Venkovní instalace (potřebné krytí, odolnost UV záření, ochrana před bleskem a přepětím) - Pozor na souběhy vedení NN/VN, DC/AC, výkonové a datové propoje Komponenty pro elektroinstalaci FVE Kabeláž pro připojení FV panelů dvouplášťová, UV odolná, průřez 4mm2, 6mm2 a více Konektory pro připojení FV panelů Typ MC3, MC4, Tyco,… Jističe a pojistky, svodiče přepětí dimenzované na maximální napětí v systému ( AC nebo DC! ) Propojovací skříně (string/connection box) často obsahují též přepěťové ochrany, měření proudu větví, monitorování stavu jisticích prvků aj. Prvky monitorovacího systému Anemometr (rychlost větru v areálu elektrárny) Teploměr (teplota panelu, teplota okolního vzduchu) Internet Datalogger (měření, sběr a zpracování dat) GSM modem (internetové připojení) Pyranometr (intenzita záření v rovině panelů) Střídač (data o provozu, vstupní a výstupní parametry) Vzdálený dohled a vyhodnocování provozu Další senzory, stavy jističů a přepěťových ochran, systém zabezpečení atd. Transformátor/y - převod z nízkého napětí na napěťovou hladinu distribuční soustavy (0,4kV 22kV, 110kV …) - ztráty 4% - množství traf určeno celkovým výkonem Umístění - mezi FV panely (i polozapuštěné) - míra stínění panelům - menší ztráty v kabelech, (teplo=ztráty) - plocha nevyužita panely - mimo FV pole - delší vedení na vstupu do transformátoru větší průřezy kabelů - lepší využití plochy panely Ochrany pro FVE Ochrany vlastní výrobny - Ochrany před bleskem (jímače) - Ochrany před přepětím - zapojení na DIN lištu do rozvaděčové krabice Ochrany distribuční soustavy z obecných technických podmínek pro provozování zdrojů připojených k distribuční sítí (E.ON)